-專業文檔，值得下載!-專業文檔，值得珍藏！-廣東河槽型水庫浸沒預測方法探討彭樊源（中水珠江規劃勘測設計有限公司，廣東廣州510610）摘要：本文通過對比廣東某些已建成的河槽型水庫預測浸沒范圍與實際浸沒范圍的差異，分析產生預測偏差的原因，并對水庫浸沒預測方法進行了探討。關鍵詞：水庫浸沒；浸沒標準；地下水臨界深度；預測的可靠性中圖分類號：TV221.2文獻標識碼：A文章編號：廣東北江、東江、梅江干流中下游規劃建設的水電站均為低水頭河床式水電站，水庫兩岸存在大小、形態不同的一級階地，階地一般具有上部粘性土層，下部砂、砂卵礫石層的二元結構，早期勘察的項目地下水壅高多采用卡明斯基公式進行計算1，據此預測的水庫浸沒范圍與水庫建成后的實際浸沒范圍相比一般偏大；后期勘察項目的水庫浸沒范圍預測部分采用了工程類比法，預測結果更為符合水庫運行后實際情況。本文對此做了初步分析和總結，并對水庫浸沒標準和預測方法進行了探討。1廣東河槽型水庫浸沒的一些特點1）北江、梅江階地面相對保存較為完整，水庫正常蓄水位一般低于階地面高程，東江局部沿沖溝發育的階地面沖涮嚴重，水庫正常蓄水位高出階地面高程。2)一級階地一般具有上部粘性土層，下部砂、砂卵礫石層的二元結構，粘性土的滲透系數一般在10-510-6cm/s之間，砂、砂卵礫石層的滲透系數一般在10-210-3cm/s之間，下伏基巖（非可溶巖）上部的滲透系數一般在10-310-5cm/s之間。3）階地前緣地層結構較穩定，但沿沖方向及階地后緣地層變化較大。4）多年平均降雨量遠大于蒸發量，不存在土壤鹽漬化問題，浸沒主要產生沼澤化問題。5）庫區農作物主要以水稻和果樹為主。6）采用雙層結構的卡明斯基公式計算地下水壅高，壅高后地下水位線與原-專業文檔，值得下載!-專業文檔，值得珍藏！-來的地下水線近于平行，壅高值等于或略小于河水位的漲幅，與實際壅高結果相比偏大。2公式計算存在的問題1）公式的計算模型是簡化了的模型，實際地層結構、邊界條件更為復雜，如下伏基巖上部，特別是脆性巖石和可溶巖的滲透性往往較大（與上覆粘性土層相比），并不能當做相對不透水層對待。2）根據袁宏利等人的研究，由于粘性土層存在起始水力坡度I0，粘性土中的實際地下水位總是低于下伏含水層測壓水位所能達到的高度2。3）水庫回水翹高值的選擇也直接影響到計算成果的準確性，水利水電工程地質勘察規范規定“水庫蓄水后地下水壅高值可根據設計正常蓄水位采用地下水動力學方法計算；庫尾地段應加水位翹高值3”，水電工程水庫淹沒處理規劃設計規范也規定“預測浸沒范圍所依據的水庫水位，可采用正常蓄水位或一年之內持續時間在兩個月以上的運行水位4”。但水庫回水翹高值與河水流量相關，具體選擇多大流量的水庫回水外包線也值得研究。3水庫浸沒標準浸沒標準，是指地下水對市鎮建筑、工礦企業、道路和各種農作物的安全埋藏深度。水利水電工程地質勘察規范中規定:“浸沒的臨界地下水位埋深，應根據地區具體水文地質條件、農業科研單位的田間實驗觀測資料和當地生產實踐經驗確定。也可按下式計算求得：Hcr=Hk+H（1）3式中Hcr浸沒的臨界地下水位埋深（m）；Hk地下水位以上，土壤毛管水上升帶的高度（m）；H安全超高值（m）。對農業區，該值即根系層的厚度；城鎮和居民區，該值取決于建筑物荷載，基礎形式和砌置深度。”土壤毛管水上升帶的高度與土體結構、礦物組成、地下水的化學成分等有關，野外條件下與實驗室測定的毛管水上升高度有較大差別。水利水電工程地質勘察規范中規定“地下水位以上，土壤毛管水上升帶的高度，可根據作物在不同生長期土壤適宜含水量和野外實測的土壤含水量隨深度變化曲線選取”。一般農作物根系70%分布在地表30cm土層范圍內，90%分布在地表50cm-專業文檔，值得下載!-專業文檔，值得珍藏！-土層范圍內，埋深大于50cm的根系，只在作物生長過程中的某個時期及一定程度上可能構成產量影響因素，而不會對作物的成活構成威脅2。4水庫浸沒預測方法探討1）如前所述，由于采用雙層結構的卡明斯基公式計算地下水壅高存在缺陷，袁宏利等人導出如下關系式：100IHT（2）2式中T初見水位距下伏含水層頂板距離；H0由含水層頂板起算的下伏含水層測壓水位高度；I0起始水力坡度。通過勘探，取得上部粘性土層的含水帶厚度T及下部承壓含水層的測壓水頭H0，利用上式計算出起始水力坡度I0。水庫蓄水后，下部承壓含水層的測壓水頭相應抬高至H0，再利用上式計算水庫蓄水后粘性土層含水帶厚度T，得到庫岸地下水壅高后的實際水位2，較好地解決了卡明斯基公式計算地下水壅高存在缺陷。2）計算浸沒的臨界地下水位埋深忽略了不同作物的喜水性，比如南方地區的水稻，可以在沼澤地生長，只是產量會略低，梅江某梯級電站水庫蓄水后，庫岸邊高于庫水位3050cm的水稻田，水稻生長依然很好。所以，據地區具體水文地質條件、農業科研單位的田間實驗觀測資料和當地生產實踐經驗，或采用工程地質類比法確定水庫浸沒標準比較符合實際情況。3）水庫淹沒征地移民采用的水庫回水外包線是根據設計洪水標準確定的，在水庫中后部，水庫浸沒范圍往往包含在淹沒范圍之中，是作為淹沒還是浸沒與是否采取防護措施有關，水庫回水翹高值與選擇的河水流量相關，因此也要加強相關專業之間的溝通與配合。4）對具有上部粘性土層，下部砂、砂卵礫石層二元結構的一級階地的浸沒預測，與地面高程及粘土層厚度關系密切。根據高程，可分為水庫回水位以上和以下（防護區內，電排地表水）兩部分評價，還可以再根據浸沒的嚴重程度分類。對于防護區內地面高程在水庫回水位以下的地段，如果采用經典水文地質學理論進行評價，肯定存在嚴重的浸沒問題，而且很難找到合適的防浸沒措施。但如果該區上部有一定厚度穩定的粘性土層，根據結合水動力學理論，采用（2）-專業文檔，值得下載!-專業文檔，值得珍藏！-式進行評價，則有可能得出不會產生浸沒的結論。此外，對于防護區內地面高程在水庫回水位以下的地段，除浸沒問題突出外，滲漏及滲透穩定問題也非常突出。廣東東江某水電站水庫防護區，做了防護堤和排澇設施，但在水庫蓄水后，由于排澇設施無法排澇而造成水庫淹沒，雖然具體原因有筆者尚不清楚，但也提醒我們，做類似工程的防護時，排澇設施除了要考慮排地表水外，還要充分考慮到滲漏的地下水，對防護區內沖溝等低洼地段，還要充分論證發生滲透破壞的可能性。5結束語綜上所述，對水庫浸沒預測經歷了以下過程：1）早期，采用經典水文地質學理論計算地下水壅高值，預測結果與水庫運行后的實際情況不符合，預測結果一般偏大。2）中后期，在總結以往經驗教訓的基礎上，采用工程地質類比法，得出了較為符合實際情況的預測結果，但由于不同工程的水文地質、工程地質條件存在差異，可比性受到一定限制，同時也缺乏理論依據。3）近年來，環境保護和征地移民工作受到國家政府部門的高度重視，對已建和新建水庫工程的水庫浸沒問題開展了許多調查研究工作，積累了豐富的經驗和資料。隨著水文地質學理論的發展和應用，結合水動力學理論被運用到水庫浸沒預測研究工作中，從理論上發展了水庫浸沒預測的方法，提高了水庫浸沒預測的可靠性。參考文獻：1